硝酸銨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防中占有極為重要的位置,下面的流程圖是硝酸銨的工業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程.根據(jù)圖回答下
一、硝酸銨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防中占有極為重要的位置,下面的流程圖是硝酸銨的工業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程.根據(jù)圖回答下
(1)①熱化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4 kJ/mol,因該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不能完全轉(zhuǎn)化,而熱化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱為物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化時(shí)的能量變化,
故答案為:在1.01×105?kPa和298?K條件下,1?mol氮?dú)夂??mol氫氣完全反應(yīng)生成2?mol氨氣,放出92.4?kJ熱量,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能進(jìn)行完全,所以放出的熱量小于92.4?kJ;
②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4 kJ/mol,該反應(yīng)正反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng),因增大反應(yīng)物的濃度,減少生成物的濃度,增大壓強(qiáng),有利于工業(yè)合成氨反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),氫氣的轉(zhuǎn)化率提高,
故答案為:CDE;
(2)因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積,所以4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)△H<0,的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=
c4(NO)?c6(H2O)
c4(NH3)?c5(O2)
;
因工業(yè)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4 kJ/mol,是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減小,
故答案為:K=
c4(NO)?c6(H2O)
c4(NH3)?c5(O2)
;減??;
二、氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)
(1)隨著壓強(qiáng)的增大,氨氣的含量增大,故壓強(qiáng)增大,平衡向氣體體積縮小方向移動(dòng),NH3%增大,
故答案為:壓強(qiáng)增大,平衡向氣體體積縮小方向移動(dòng),NH3%增大;
(2)A.氮?dú)馀c氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3:1,故3v(N2)(正)=v(H2)(逆),故A錯(cuò)誤;
B.平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度之比取決于物質(zhì)的起始濃度和轉(zhuǎn)化率,故各物質(zhì)的濃度之比不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù),故B錯(cuò)誤,
C.密度=
總質(zhì)量
體積
,總質(zhì)量不變,體積也不變,故混合氣體的密度保持不變不能作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù),故C錯(cuò)誤;
D.NH3的生成速率等于NH3的分解速率,即正逆反應(yīng)速率相等,故D正確;
E.反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不等,故容器內(nèi)壓強(qiáng)保持恒定可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù),故E正確;
F.平均相對(duì)分子量=
總質(zhì)量
總物質(zhì)的量
,總質(zhì)量不變,總物質(zhì)的量在變,故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變可作為判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù),故F正確,
故答案為:DEF;
(3)甲容器中加入1mol?N2和3mol?H2,乙容器中加入2mol?NH3,兩者是等效平衡,且Q2=3Q1,故1mol?N2和3mol?H2完全轉(zhuǎn)化所放出的熱量為Q=Q2+Q1,即Q=4Q1,故甲容器中H2的轉(zhuǎn)化率為
Q1
Q
=
1
4
=25%,故答案為25%;
(4)電解池的陽(yáng)極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),在合成氨中氫氣失電子,故應(yīng)將H2不斷地通入陽(yáng)極;陰極通入N2,得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為N2+6H++6e-=2NH3,故答案為:N2+6H++6e-=2NH3.
三、(Ⅰ)氮是地球上含量豐富的一種元素,其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用.(1)一定溫度
Ⅰ.起始:n(氮?dú)猓?2mol,平衡時(shí):n(氨氣)=0.4mol/L×1L=0.4mol,則轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為:0.4mol÷2=0.2mol,故氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為:
0.2mol
2mol
×100%=10%,
故答案為:10%;
(2)△H=134kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol,故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234KJ/mol,
故答案為:NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234KJ/mol;
(3)NH3(g)燃燒的方程式為4NH3(g)+7O2(g)═4NO2(g)+6H2O(l),已知:
Ⅰ、2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ、N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ、N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,Ⅱ×2-Ⅲ×2+Ⅰ×3得:4NH3(g)+7O2(g)═4NO2(g)+6H2O(l),△H=2×67.8kJ/mol-2×(-92.0kJ/mol)+3×(-483.6kJ/mol)=-1131.2kJ/mol,故氨氣的燃燒熱為
1131.2kJ/mol
4
=282.8kJ/mol,
故答案為:282.8kJ/mol;
(4)A.物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故平衡時(shí),氨氣的濃度n(T1)=0.1mol?L-1,n(T2)=0.2mol?L-1,升高溫度,氨氣的濃度增大,平衡正向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)是放熱,△H>0,故A錯(cuò)誤;
B.恒容,加入氮?dú)猓瑢?duì)平衡不產(chǎn)生影響,故B錯(cuò)誤;
C.氨氣與二氧化碳的體積比是定值,故C錯(cuò)誤;
D.物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故平衡時(shí),氨氣的濃度n(T1)=0.1mol?L-1,n(T2)=0.2mol?L-1,故H2NCOONH4轉(zhuǎn)化的△n(T2)=2△n(T1),故D正確,
故答案襲者改為嫌模:D;
Ⅱ.依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析,陰(陽(yáng))離子交換膜僅允許陰(陽(yáng))離子通過(guò).所以陽(yáng)極上是陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng),海水中的氯離子失電子生成氯氣;陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng),陰極附近氫氧根離子濃度增大,和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀;海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子,氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣;在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽(yáng)極,陽(yáng)離子移向陰極,所以水在b處流出.
(1)陽(yáng)極主要電極反應(yīng)式是海水中的陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng),氯離子放電能力大于氫氧根離子,所以電極反應(yīng)為:2Cl--2e-=Cl2↑,
故答案為:2Cl--2e-=Cl2↑;
(2)在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀,陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反拍判應(yīng),陰極附近氫氧根離子濃度增大,和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀;海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子,氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣;生成碳酸鈣沉淀的離子方程式為:Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O,
故答案為:Mg(OH)2,Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O;
(3)在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽(yáng)極,陽(yáng)離子移向陰極,通過(guò)一段時(shí)間海水中的陰陽(yáng)離子在兩個(gè)電極放電,所以水在b處流出,故答案為:b.